華中科技大學(xué)-電氣工程基礎(chǔ)課件(熊銀信)-第9章-現(xiàn)代電力系統(tǒng)的運(yùn)行

1、HUST_CEEEu第一節(jié)第一節(jié) 電力系統(tǒng)有功功率與頻率的調(diào)整電力系統(tǒng)有功功率與頻率的調(diào)整 u第二節(jié)第二節(jié) 電力系統(tǒng)無(wú)功功率與電壓的調(diào)整電力系統(tǒng)無(wú)功功率與電壓的調(diào)整 u第三節(jié)第三節(jié) 電力網(wǎng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性電力網(wǎng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性u(píng)第四節(jié)第四節(jié) 電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性第九章第九章 現(xiàn)代電力系統(tǒng)的運(yùn)行現(xiàn)代電力系統(tǒng)的運(yùn)行HUST_CEEE第一節(jié)第一節(jié) 電力系統(tǒng)有功功率與頻率的調(diào)整電力系統(tǒng)有功功率與頻率的調(diào)整u一、一、電力系統(tǒng)的有功功率平電力系統(tǒng)的有功功率平衡衡u二、二、電力系統(tǒng)有功功率的分電力系統(tǒng)有功功率的分配配u三、三、電力系統(tǒng)電力系統(tǒng) 的頻率調(diào)整的頻率調(diào)整HUST_CEEE有功功率的平衡

2、有功功率的平衡 ：11nnG iLiiiPPP 2、有功功率電源和備用容量、有功功率電源和備用容量總裝機(jī)容量總裝機(jī)容量：所有發(fā)電機(jī)的額定容量之和所有發(fā)電機(jī)的額定容量之和 有功電源容量有功電源容量：系統(tǒng)中可投入發(fā)電設(shè)備的總?cè)萘恐停合到y(tǒng)中可投入發(fā)電設(shè)備的總?cè)萘恐?備用容量備用容量：系統(tǒng)的電源容量大于發(fā)電負(fù)荷的部分系統(tǒng)的電源容量大于發(fā)電負(fù)荷的部分 為保證供電可靠性和電能質(zhì)量、以及有功功率的經(jīng)濟(jì)分配，發(fā)電廠必為保證供電可靠性和電能質(zhì)量、以及有功功率的經(jīng)濟(jì)分配，發(fā)電廠必須有足夠的備用容量。一般要求備用容量達(dá)最大發(fā)電負(fù)荷的須有足夠的備用容量。一般要求備用容量達(dá)最大發(fā)電負(fù)荷的15%30%1有功功率負(fù)荷有

3、功功率負(fù)荷 ：負(fù)荷變動(dòng)幅度小，周期又很短負(fù)荷變動(dòng)幅度小，周期又很短(如如P1)，這種負(fù)，這種負(fù)荷的變動(dòng)具有很大的偶然性；荷的變動(dòng)具有很大的偶然性；負(fù)荷變動(dòng)幅度較大，周期也較長(zhǎng)（如負(fù)荷變動(dòng)幅度較大，周期也較長(zhǎng)（如P2）工業(yè)）工業(yè)中大電機(jī)、電爐、延壓機(jī)、電氣機(jī)車等用戶的中大電機(jī)、電爐、延壓機(jī)、電氣機(jī)車等用戶的開(kāi)停，它們具有一定的沖擊性；開(kāi)停，它們具有一定的沖擊性；負(fù)荷變動(dòng)幅度最大，周期也最長(zhǎng)，且變化較緩負(fù)荷變動(dòng)幅度最大，周期也最長(zhǎng)，且變化較緩慢（如慢（如P3）人們生產(chǎn)、生活及氣象條件的變化）人們生產(chǎn)、生活及氣象條件的變化等引起的，這種負(fù)荷變化基本上可以預(yù)計(jì)。等引起的，這種負(fù)荷變化基本上可以預(yù)計(jì)。一

4、、電力系統(tǒng)的有功功率平衡一、電力系統(tǒng)的有功功率平衡HUST_CEEE二、電力系統(tǒng)有功功率的分配二、電力系統(tǒng)有功功率的分配1、有功電源的最優(yōu)組合、有功電源的最優(yōu)組合 指系統(tǒng)中發(fā)電設(shè)備或發(fā)指系統(tǒng)中發(fā)電設(shè)備或發(fā)電廠的合理組合，包括機(jī)組的電廠的合理組合，包括機(jī)組的最優(yōu)組合順序，機(jī)組的最優(yōu)組最優(yōu)組合順序，機(jī)組的最優(yōu)組合數(shù)量和機(jī)組的最優(yōu)開(kāi)停時(shí)間。合數(shù)量和機(jī)組的最優(yōu)開(kāi)停時(shí)間。 2、有功負(fù)荷在運(yùn)行機(jī)組、有功負(fù)荷在運(yùn)行機(jī)組 間的最優(yōu)分配間的最優(yōu)分配 指系統(tǒng)的有功負(fù)荷在各運(yùn)指系統(tǒng)的有功負(fù)荷在各運(yùn)行的發(fā)電機(jī)組或發(fā)電廠間的合行的發(fā)電機(jī)組或發(fā)電廠間的合理分配。理分配。3、分配原則：、分配原則： 充分合理利用水利資源，盡

5、量避免棄水；最大限度地降低火電廠煤耗，充分合理利用水利資源，盡量避免棄水；最大限度地降低火電廠煤耗，并充分發(fā)揮高效機(jī)組的作用；降低火力發(fā)電的成本，執(zhí)行國(guó)家的有關(guān)燃并充分發(fā)揮高效機(jī)組的作用；降低火力發(fā)電的成本，執(zhí)行國(guó)家的有關(guān)燃料政策，減少燒油，增加燃用劣質(zhì)煤、當(dāng)?shù)孛?。料政策，減少燒油，增加燃用劣質(zhì)煤、當(dāng)?shù)孛?。HUST_CEEE三、電力系統(tǒng)的頻率調(diào)整三、電力系統(tǒng)的頻率調(diào)整1、頻率調(diào)整的必要性、頻率調(diào)整的必要性 頻率是衡量電能質(zhì)量的指標(biāo)之一，頻率質(zhì)量頻率是衡量電能質(zhì)量的指標(biāo)之一，頻率質(zhì)量下降的危害：下降的危害： 異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速與輸出功率；異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速與輸出功率； 各種電氣設(shè)備均按額定頻率設(shè)計(jì)；

6、各種電氣設(shè)備均按額定頻率設(shè)計(jì)； 頻率降低，無(wú)功損耗增加，無(wú)功平衡和電頻率降低，無(wú)功損耗增加，無(wú)功平衡和電壓調(diào)整變得困難。壓調(diào)整變得困難。2、電力系統(tǒng)的頻率特性、電力系統(tǒng)的頻率特性v 電源有功功率的靜態(tài)頻率特性電源有功功率的靜態(tài)頻率特性 電源有功功率靜態(tài)頻率特性：發(fā)電機(jī)組的原電源有功功率靜態(tài)頻率特性：發(fā)電機(jī)組的原動(dòng)機(jī)機(jī)械功率與角速度或頻率的關(guān)系動(dòng)機(jī)機(jī)械功率與角速度或頻率的關(guān)系 無(wú)調(diào)速系統(tǒng)無(wú)調(diào)速系統(tǒng)時(shí)：時(shí)：Pm=C1C22=C1fC2f 2 有調(diào)速系統(tǒng)有調(diào)速系統(tǒng)時(shí)：原動(dòng)機(jī)的靜態(tài)頻特性成為一時(shí)：原動(dòng)機(jī)的靜態(tài)頻特性成為一族曲線。此時(shí)發(fā)電機(jī)輸出功率與頻率關(guān)系的曲族曲線。此時(shí)發(fā)電機(jī)輸出功率與頻率關(guān)系的曲線

7、近似地用直線表示，稱為發(fā)電機(jī)組的功率一線近似地用直線表示，稱為發(fā)電機(jī)組的功率一頻率靜態(tài)特性。頻率靜態(tài)特性。HUST_CEEEv 電力系統(tǒng)負(fù)荷的靜態(tài)頻率特性電力系統(tǒng)負(fù)荷的靜態(tài)頻率特性負(fù)荷模型中，負(fù)荷與頻率的關(guān)系可用多項(xiàng)式表示：負(fù)荷模型中，負(fù)荷與頻率的關(guān)系可用多項(xiàng)式表示：nNLDNnNLDNNLDNLDNLDffPaffPaffPaPaP22103、電力系統(tǒng)的頻率調(diào)整、電力系統(tǒng)的頻率調(diào)整v 頻率的一次調(diào)整頻率的一次調(diào)整調(diào)節(jié)過(guò)程調(diào)節(jié)過(guò)程 PLD= KL f PG = - KG f PL D 0 + KLf = -KGf PLD0= -(KG+KL)f = -KSf 定義定義KS=KG+KL為系統(tǒng)的單

8、位調(diào)節(jié)功率為系統(tǒng)的單位調(diào)節(jié)功率 KS=KG + KL = -PLD0/f系統(tǒng)中有系統(tǒng)中有n臺(tái)機(jī)組，只有臺(tái)機(jī)組，只有m臺(tái)機(jī)組參與臺(tái)機(jī)組參與一次調(diào)整單位調(diào)節(jié)功率為：一次調(diào)整單位調(diào)節(jié)功率為：miLGiSKKK1HUST_CEEEv 頻率的二次調(diào)整頻率的二次調(diào)整 選定系統(tǒng)中的一個(gè)或幾個(gè)電廠擔(dān)負(fù)二次調(diào)頻任務(wù)，擔(dān)負(fù)選定系統(tǒng)中的一個(gè)或幾個(gè)電廠擔(dān)負(fù)二次調(diào)頻任務(wù)，擔(dān)負(fù)二次調(diào)頻任務(wù)的電廠稱為調(diào)頻廠。二次調(diào)頻任務(wù)的電廠稱為調(diào)頻廠。 調(diào)頻廠的條件調(diào)頻廠的條件： 具有足夠的容量；具有足夠的容量； 具有較快的調(diào)整速度；具有較快的調(diào)整速度； 調(diào)整范圍內(nèi)的經(jīng)濟(jì)性要好。調(diào)整范圍內(nèi)的經(jīng)濟(jì)性要好。 火電廠受鍋爐技術(shù)最小負(fù)荷的限制，

9、可調(diào)容量?jī)H為火電廠受鍋爐技術(shù)最小負(fù)荷的限制，可調(diào)容量?jī)H為其額定容量的其額定容量的30%75% 水電廠的調(diào)整容量大于火電廠，水電廠的調(diào)整速度水電廠的調(diào)整容量大于火電廠，水電廠的調(diào)整速度較快，且適宜承擔(dān)急劇變動(dòng)的負(fù)荷。較快，且適宜承擔(dān)急劇變動(dòng)的負(fù)荷。 一般應(yīng)選擇系統(tǒng)中容量較大的水電廠作為調(diào)頻廠一般應(yīng)選擇系統(tǒng)中容量較大的水電廠作為調(diào)頻廠。若水電廠調(diào)節(jié)容量不足或無(wú)水電廠時(shí)，可選中溫中若水電廠調(diào)節(jié)容量不足或無(wú)水電廠時(shí)，可選中溫中壓火電廠作為調(diào)頻廠。壓火電廠作為調(diào)頻廠。HUST_CEEE第二節(jié)第二節(jié) 電力系統(tǒng)無(wú)功功率與電壓的調(diào)整電力系統(tǒng)無(wú)功功率與電壓的調(diào)整u一、一、電力系統(tǒng)的無(wú)功功率平衡電力系統(tǒng)的無(wú)功功率

10、平衡u二、二、中樞點(diǎn)的電壓管理中樞點(diǎn)的電壓管理u三、三、電力系統(tǒng)的調(diào)壓措施電力系統(tǒng)的調(diào)壓措施v 無(wú)功功率與電壓的關(guān)系無(wú)功功率與電壓的關(guān)系HUST_CEEE一、電力系統(tǒng)的無(wú)功平衡一、電力系統(tǒng)的無(wú)功平衡1. 無(wú)功電源：無(wú)功電源：包括包括發(fā)電機(jī)、同步調(diào)相機(jī)、靜電電容器發(fā)電機(jī)、同步調(diào)相機(jī)、靜電電容器及靜止補(bǔ)償器及靜止補(bǔ)償器等。等。v發(fā)電機(jī)：發(fā)電機(jī)：額定狀態(tài)下發(fā)出的無(wú)功功率：額定狀態(tài)下發(fā)出的無(wú)功功率： QGN=SGNsinN=PGNtgN 非額定功率因素非額定功率因素有功與無(wú)功的關(guān)系有功與無(wú)功的關(guān)系： OA代表發(fā)電機(jī)額定電壓代表發(fā)電機(jī)額定電壓 ；AC代表代表在發(fā)電機(jī)電抗在發(fā)電機(jī)電抗Xd上引起的電壓降，正

11、比于上引起的電壓降，正比于定子額定電流，所以亦正比于發(fā)電機(jī)的額定子額定電流，所以亦正比于發(fā)電機(jī)的額定視在功率定視在功率SGN；AC在縱坐標(biāo)和橫坐標(biāo)上在縱坐標(biāo)和橫坐標(biāo)上的投影分別正比于發(fā)電機(jī)的額定有功功率的投影分別正比于發(fā)電機(jī)的額定有功功率PGN和額定無(wú)功功率和額定無(wú)功功率QGN 。C點(diǎn)表示發(fā)電點(diǎn)表示發(fā)電機(jī)的額定運(yùn)行點(diǎn)機(jī)的額定運(yùn)行點(diǎn) ；OC發(fā)電機(jī)電勢(shì)，它正發(fā)電機(jī)電勢(shì)，它正比于發(fā)電機(jī)的額定激磁電流。比于發(fā)電機(jī)的額定激磁電流。u發(fā)電機(jī)變功率因數(shù)運(yùn)行的發(fā)電機(jī)變功率因數(shù)運(yùn)行的限制限制：轉(zhuǎn)子電流不能超過(guò)額定值轉(zhuǎn)子電流不能超過(guò)額定值 BC 定子電流不能超過(guò)額定值定子電流不能超過(guò)額定值 ECD 汽輪機(jī)出力的限

12、制汽輪機(jī)出力的限制 HC u故故實(shí)際運(yùn)行軌跡實(shí)際運(yùn)行軌跡：HCBHUST_CEEE分析分析： 當(dāng)運(yùn)行于當(dāng)運(yùn)行于HC，發(fā)電機(jī)發(fā)出的無(wú)功功率低，發(fā)電機(jī)發(fā)出的無(wú)功功率低于額定運(yùn)行情況下的無(wú)功輸出。于額定運(yùn)行情況下的無(wú)功輸出。 運(yùn)行于運(yùn)行于BC段時(shí)，在降低功率因數(shù)、減少段時(shí)，在降低功率因數(shù)、減少有功輸出的情況下，可多發(fā)無(wú)功功率。有功輸出的情況下，可多發(fā)無(wú)功功率。u 只有在額定電壓、額定電流和額定只有在額定電壓、額定電流和額定功率因數(shù)功率因數(shù)(即即C點(diǎn)點(diǎn))下運(yùn)行時(shí)，發(fā)電機(jī)的視下運(yùn)行時(shí)，發(fā)電機(jī)的視在功率才能達(dá)到額定值，其容量也利用在功率才能達(dá)到額定值，其容量也利用得最充分。得最充分。 發(fā)電機(jī)無(wú)功輸出與電壓

13、的關(guān)系：發(fā)電機(jī)無(wú)功輸出與電壓的關(guān)系：XUPXEUQXUXEUUIQIXUEXEUUIPXIE2222cossinsincossincoscossinHUST_CEEEv同步調(diào)相機(jī)：同步調(diào)相機(jī)： 相當(dāng)于空載運(yùn)行的同步電動(dòng)機(jī)，在相當(dāng)于空載運(yùn)行的同步電動(dòng)機(jī)，在過(guò)勵(lì)磁過(guò)勵(lì)磁運(yùn)行時(shí)，同步調(diào)相機(jī)向運(yùn)行時(shí)，同步調(diào)相機(jī)向系統(tǒng)系統(tǒng)輸送無(wú)功功率輸送無(wú)功功率，欠勵(lì)欠勵(lì)磁運(yùn)行時(shí)，它從系統(tǒng)磁運(yùn)行時(shí)，它從系統(tǒng)吸收無(wú)功功率吸收無(wú)功功率，無(wú)功功，無(wú)功功率與電壓靜特性與發(fā)電機(jī)相似。率與電壓靜特性與發(fā)電機(jī)相似。 調(diào)相機(jī)與電容器的調(diào)相機(jī)與電容器的比較比較： 調(diào)相機(jī)調(diào)相機(jī)：能平滑調(diào)節(jié)，具有正的調(diào)節(jié)效應(yīng)：能平滑調(diào)節(jié)，具有正的調(diào)節(jié)效應(yīng)

14、，維護(hù)復(fù)雜，響應(yīng)，維護(hù)復(fù)雜，響應(yīng)慢，損耗大慢，損耗大 電容器電容器：成組地投入切除：成組地投入切除,具有負(fù)的調(diào)節(jié)效應(yīng)，維護(hù)簡(jiǎn)單，響具有負(fù)的調(diào)節(jié)效應(yīng)，維護(hù)簡(jiǎn)單，響應(yīng)快，損耗小應(yīng)快，損耗小 v電容器：電容器： 無(wú)功功率與電壓靜特性關(guān)系：無(wú)功功率與電壓靜特性關(guān)系：CCXUQ2v靜止無(wú)功補(bǔ)償器：靜止無(wú)功補(bǔ)償器： 由晶閘管控制的可調(diào)電抗器與電容器并聯(lián)組成，既可發(fā)出無(wú)功功由晶閘管控制的可調(diào)電抗器與電容器并聯(lián)組成，既可發(fā)出無(wú)功功率，又可吸收無(wú)功功率，且調(diào)節(jié)平滑，安全，經(jīng)濟(jì)，維護(hù)方便。率，又可吸收無(wú)功功率，且調(diào)節(jié)平滑，安全，經(jīng)濟(jì)，維護(hù)方便。HUST_CEEEv 無(wú)功負(fù)荷：無(wú)功負(fù)荷：電力系統(tǒng)的無(wú)功負(fù)荷與電力系統(tǒng)

15、的無(wú)功負(fù)荷與電壓的靜態(tài)特性主要由電壓的靜態(tài)特性主要由異步電動(dòng)機(jī)異步電動(dòng)機(jī)決定。決定。u異步電動(dòng)機(jī)的無(wú)功消耗異步電動(dòng)機(jī)的無(wú)功消耗 ：Qm 異步電動(dòng)機(jī)的激磁功率，它與施加于異步異步電動(dòng)機(jī)的激磁功率，它與施加于異步電動(dòng)機(jī)的電壓平方成正比。電動(dòng)機(jī)的電壓平方成正比。Q 異步電動(dòng)機(jī)漏抗異步電動(dòng)機(jī)漏抗X中的無(wú)功損耗，它與負(fù)中的無(wú)功損耗，它與負(fù)荷電流平方成正比。荷電流平方成正比。XIXUQQQmmM222 . 無(wú)功負(fù)荷和無(wú)功損耗無(wú)功負(fù)荷和無(wú)功損耗HUST_CEEEv無(wú)功損耗：無(wú)功損耗： 網(wǎng)絡(luò)中的無(wú)功損耗包括網(wǎng)絡(luò)中的無(wú)功損耗包括變壓器變壓器和和輸電線路輸電線路的損耗。的損耗。變壓器變壓器的無(wú)功功率損耗在系統(tǒng)的無(wú)

16、功需求中占有相當(dāng)?shù)谋戎兀旱臒o(wú)功功率損耗在系統(tǒng)的無(wú)功需求中占有相當(dāng)?shù)谋戎兀篞0變壓器空載無(wú)功損耗，它與所施的電壓平方成正比；變壓器空載無(wú)功損耗，它與所施的電壓平方成正比；QT變壓器繞組漏抗中的無(wú)功損耗，與通過(guò)變壓器的電流平方成正比。變壓器繞組漏抗中的無(wú)功損耗，與通過(guò)變壓器的電流平方成正比。22200(%)(%)100100kTTTTNNIUSQQQU BI XSS 輸電線路輸電線路無(wú)功損耗：無(wú)功損耗：QLQXQBu 當(dāng)線路傳輸功率較大，電抗中消耗的無(wú)功功率大于電容中當(dāng)線路傳輸功率較大，電抗中消耗的無(wú)功功率大于電容中發(fā)出的無(wú)功功率時(shí)，線路等值為消耗無(wú)功；當(dāng)傳輸功率較小、發(fā)出的無(wú)功功率時(shí)，線路等值為

17、消耗無(wú)功；當(dāng)傳輸功率較小、線路運(yùn)行電壓水平較高，電容中產(chǎn)生的無(wú)功功率大于電抗中消線路運(yùn)行電壓水平較高，電容中產(chǎn)生的無(wú)功功率大于電抗中消耗的無(wú)功功率時(shí)，線路等值為無(wú)功電源。耗的無(wú)功功率時(shí)，線路等值為無(wú)功電源。HUST_CEEEv 無(wú)功平衡無(wú)功平衡 在電力系統(tǒng)運(yùn)行的任何時(shí)刻，電源發(fā)出在電力系統(tǒng)運(yùn)行的任何時(shí)刻，電源發(fā)出的無(wú)功功率總是等于同時(shí)刻系統(tǒng)負(fù)荷和網(wǎng)的無(wú)功功率總是等于同時(shí)刻系統(tǒng)負(fù)荷和網(wǎng)絡(luò)的無(wú)功損耗之和：絡(luò)的無(wú)功損耗之和： QGC(t)QLD(t)Q(t) 3.無(wú)功功率的平衡與運(yùn)行電壓水平無(wú)功功率的平衡與運(yùn)行電壓水平v 無(wú)功功率與運(yùn)行電壓水平無(wú)功功率與運(yùn)行電壓水平 為保證系統(tǒng)電壓質(zhì)量，在進(jìn)行規(guī)劃設(shè)

18、計(jì)和運(yùn)行時(shí)，需制訂無(wú)功功為保證系統(tǒng)電壓質(zhì)量，在進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計(jì)和運(yùn)行時(shí)，需制訂無(wú)功功率的供需平衡關(guān)系，并保證系統(tǒng)有一定的備用容量。率的供需平衡關(guān)系，并保證系統(tǒng)有一定的備用容量。 無(wú)功備用容量一般為無(wú)功負(fù)荷的無(wú)功備用容量一般為無(wú)功負(fù)荷的7%8% v 無(wú)功功率的就地平衡無(wú)功功率的就地平衡 無(wú)功電源不足時(shí)，應(yīng)增設(shè)無(wú)功補(bǔ)償裝置。無(wú)功補(bǔ)償裝置應(yīng)盡可能無(wú)功電源不足時(shí)，應(yīng)增設(shè)無(wú)功補(bǔ)償裝置。無(wú)功補(bǔ)償裝置應(yīng)盡可能裝在負(fù)荷中心，以做到無(wú)功功率的就地平衡，減少無(wú)功功率在網(wǎng)絡(luò)裝在負(fù)荷中心，以做到無(wú)功功率的就地平衡，減少無(wú)功功率在網(wǎng)絡(luò)中傳輸而引起的網(wǎng)絡(luò)功率損耗和電壓損耗中傳輸而引起的網(wǎng)絡(luò)功率損耗和電壓損耗 HUST_CEE

19、E二、中樞點(diǎn)的電壓管理二、中樞點(diǎn)的電壓管理中樞點(diǎn)中樞點(diǎn)指反映系統(tǒng)電壓水平的主要發(fā)電廠或樞指反映系統(tǒng)電壓水平的主要發(fā)電廠或樞紐變電站的母線，系統(tǒng)中大部分負(fù)荷由這些節(jié)點(diǎn)紐變電站的母線，系統(tǒng)中大部分負(fù)荷由這些節(jié)點(diǎn)供電。根據(jù)負(fù)荷對(duì)電壓的要求及電壓損耗的實(shí)際供電。根據(jù)負(fù)荷對(duì)電壓的要求及電壓損耗的實(shí)際情況，確定中樞點(diǎn)的電壓允許調(diào)整范圍（負(fù)荷點(diǎn)情況，確定中樞點(diǎn)的電壓允許調(diào)整范圍（負(fù)荷點(diǎn)電壓電壓UA和和UB的允許變化范圍均為的允許變化范圍均為(0.951.05)UN ）。）。滿足負(fù)荷節(jié)點(diǎn)滿足負(fù)荷節(jié)點(diǎn)A的調(diào)壓要求：的調(diào)壓要求： 08時(shí)：時(shí)：U(A)=UA+UA=(0.951.05)UN+0.04UN=(0.99

20、1.09)UN 824時(shí)：時(shí)：U(A)=UA+UA=(0.951.05)UN+0.1UN=(1.051.15)UN 滿足負(fù)荷節(jié)點(diǎn)滿足負(fù)荷節(jié)點(diǎn)B的調(diào)壓要求的調(diào)壓要求 016時(shí)：時(shí)：U(B)=UB+UB=(0.961.06)UN 1624時(shí)：時(shí)：U(B)=UB+UB=(0.981.08)UN綜合考慮，綜合考慮，中樞點(diǎn)中樞點(diǎn)O的調(diào)壓要求：的調(diào)壓要求： 08 時(shí)：時(shí)：UO = (0.991.06)UN 816時(shí)：時(shí)： UO = (1.051.06)UN 1624時(shí)：時(shí)： UO = (1.051.08)UN HUST_CEEEv調(diào)壓方式調(diào)壓方式 逆調(diào)壓逆調(diào)壓：u大負(fù)荷時(shí)大負(fù)荷時(shí)，電壓損耗大，將中樞點(diǎn)的電

21、壓適當(dāng)升高，電壓損耗大，將中樞點(diǎn)的電壓適當(dāng)升高些些(比線路額定電壓高比線路額定電壓高5%)，小負(fù)荷時(shí)小負(fù)荷時(shí)將中樞點(diǎn)電壓適將中樞點(diǎn)電壓適當(dāng)降低當(dāng)降低(取線路的額定電壓取線路的額定電壓)。u適合于供電適合于供電線路較長(zhǎng)，負(fù)荷變動(dòng)較大線路較長(zhǎng)，負(fù)荷變動(dòng)較大的中樞點(diǎn)。的中樞點(diǎn)。 順調(diào)壓順調(diào)壓：u在大負(fù)荷時(shí)在大負(fù)荷時(shí)允許中樞點(diǎn)電壓不低于線路額定電壓的允許中樞點(diǎn)電壓不低于線路額定電壓的102.5%，小負(fù)荷時(shí)小負(fù)荷時(shí)不高于線路額定電壓不高于線路額定電壓107.5%。 適合于供電適合于供電線路不長(zhǎng)，負(fù)荷變動(dòng)不大線路不長(zhǎng)，負(fù)荷變動(dòng)不大的中樞點(diǎn)。的中樞點(diǎn)。 常調(diào)壓常調(diào)壓：u即在任何負(fù)荷下都保持中樞點(diǎn)電壓為線路額

22、定電壓即在任何負(fù)荷下都保持中樞點(diǎn)電壓為線路額定電壓的的102%105%HUST_CEEE三、電力系統(tǒng)的調(diào)壓措施三、電力系統(tǒng)的調(diào)壓措施2121/ )(KUQXPRKUKUKUUGGbv調(diào)壓的原理調(diào)壓的原理u發(fā)電機(jī)通過(guò)升壓變壓器、線路和降壓變壓器向用戶供電，要求調(diào)發(fā)電機(jī)通過(guò)升壓變壓器、線路和降壓變壓器向用戶供電，要求調(diào)整負(fù)荷節(jié)點(diǎn)整負(fù)荷節(jié)點(diǎn)b的電壓的電壓Ub。略去略去線路的電容充電功率和變壓器的激磁功線路的電容充電功率和變壓器的激磁功率，率，忽略忽略串聯(lián)支路的功率損耗，變壓器的參數(shù)均已歸算到高壓側(cè)。串聯(lián)支路的功率損耗，變壓器的參數(shù)均已歸算到高壓側(cè)。 b點(diǎn)的電壓點(diǎn)的電壓 ：v調(diào)壓的措施調(diào)壓的措施 改變

23、發(fā)電機(jī)端電壓改變發(fā)電機(jī)端電壓UG改變變壓器變比改變變壓器變比K增設(shè)無(wú)功補(bǔ)償裝置增設(shè)無(wú)功補(bǔ)償裝置改變輸電線路的參數(shù)改變輸電線路的參數(shù) v調(diào)壓措施調(diào)壓措施1：發(fā)電機(jī)調(diào)壓：發(fā)電機(jī)調(diào)壓在負(fù)荷增大時(shí)，損耗增加，用戶端電壓降低，這時(shí)增加發(fā)電機(jī)勵(lì)磁在負(fù)荷增大時(shí)，損耗增加，用戶端電壓降低，這時(shí)增加發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流，提高發(fā)電機(jī)的端電壓；在負(fù)荷減小時(shí)，損耗減少，用戶端電壓電流，提高發(fā)電機(jī)的端電壓；在負(fù)荷減小時(shí)，損耗減少，用戶端電壓升高，這時(shí)減少發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流，降低發(fā)電機(jī)的端電壓。升高，這時(shí)減少發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流，降低發(fā)電機(jī)的端電壓。發(fā)電機(jī)運(yùn)行電壓的變化范圍在發(fā)電機(jī)額定電壓的發(fā)電機(jī)運(yùn)行電壓的變化范圍在發(fā)電機(jī)額定電壓的+5

24、%以內(nèi)。以內(nèi)。HUST_CEEEv調(diào)壓措施調(diào)壓措施2：u改變變壓器變比調(diào)壓改變變壓器變比調(diào)壓歸算到高壓側(cè)的變壓器電壓損耗：歸算到高壓側(cè)的變壓器電壓損耗：若低壓側(cè)要求的電壓為若低壓側(cè)要求的電壓為U2，則：，則： 式中，變壓器變比式中，變壓器變比KT =U1t /U2N確定分接頭電壓：確定分接頭電壓：1UQXPRUTTTTTKUUU12NTtUUUUU2211 按兩種極端情況按兩種極端情況(變壓器通過(guò)變壓器通過(guò)最大負(fù)荷和最小負(fù)荷的情況最大負(fù)荷和最小負(fù)荷的情況)下下的調(diào)壓要求計(jì)算。的調(diào)壓要求計(jì)算。通過(guò)通過(guò)Smax時(shí)要求的分接頭電壓：時(shí)要求的分接頭電壓： U1tmax=(U1maxUmax)U2N/U

25、2max通過(guò)通過(guò)Smin時(shí)要求的分接頭電壓：時(shí)要求的分接頭電壓： U1tmin=(U1minUmin)U2N/U2min考慮到在最大和最小負(fù)荷時(shí)變壓考慮到在最大和最小負(fù)荷時(shí)變壓器要用同一分接頭，故器要用同一分接頭，故取取U1max和和 U1 t m i n的 算 術(shù) 平 均 值 ：的 算 術(shù) 平 均 值 ： 再根據(jù)再根據(jù)U1t av值選擇一個(gè)與它最接值選擇一個(gè)與它最接近的變壓器標(biāo)準(zhǔn)分接頭電壓校驗(yàn)近的變壓器標(biāo)準(zhǔn)分接頭電壓校驗(yàn)所選的分接頭在最大負(fù)荷和最小所選的分接頭在最大負(fù)荷和最小負(fù)荷時(shí)變壓器低壓母線上的實(shí)際負(fù)荷時(shí)變壓器低壓母線上的實(shí)際電壓是否符合調(diào)壓要求。電壓是否符合調(diào)壓要求。)(21min1m

26、ax11tttavUUUU1PjQU2RTjXTHUST_CEEEu 例例9-1： 其降壓變電所有一臺(tái)變比其降壓變電所有一臺(tái)變比KT=(110+22.5%)/11的變壓器，歸算到高壓側(cè)的的變壓器，歸算到高壓側(cè)的變壓器阻抗為變壓器阻抗為ZT=(2.44+j40)，最大負(fù)荷時(shí)進(jìn)入變壓器的功率為，最大負(fù)荷時(shí)進(jìn)入變壓器的功率為Smax=(28+j14)MVA，最小負(fù)荷時(shí)為最小負(fù)荷時(shí)為Smin=(10+j6)MVA。最大負(fù)荷時(shí)，高壓側(cè)母線電壓為。最大負(fù)荷時(shí)，高壓側(cè)母線電壓為113kV，最小負(fù)荷，最小負(fù)荷時(shí)為時(shí)為115kV，低壓側(cè)母線電壓允許變化范圍為，低壓側(cè)母線電壓允許變化范圍為1011kV，試選擇變壓

27、器分接頭。，試選擇變壓器分接頭。kVkVUXQRPUkVkVUXQRPUTTTT3 . 211540644. 21056. 5113401444. 228min1minminminmax1maxmaxmaxkVkVUUUUUkVkVUUUUUNtNt7 .11211113 . 21152 .11811106 . 51132min2minmin1min12max2maxmax1max1解：解：1. 最大負(fù)荷及最小負(fù)荷時(shí)變壓最大負(fù)荷及最小負(fù)荷時(shí)變壓器的電壓損耗為器的電壓損耗為 ：2. 按最大和最小負(fù)荷情況選變壓器按最大和最小負(fù)荷情況選變壓器的分接頭電壓的分接頭電壓 ：5. 按所選分接頭校驗(yàn)低壓母線

28、按所選分接頭校驗(yàn)低壓母線的實(shí)際電壓：的實(shí)際電壓： kVkVkVUkVkVkVU1173.10115 .1153 . 21151023.10115 .1156 . 5113min2max2未超出允許電壓范圍未超出允許電壓范圍1011kV，所選分接頭能滿足調(diào)壓要求所選分接頭能滿足調(diào)壓要求 。v升壓變壓器的分接頭選擇：升壓變壓器的分接頭選擇： 與上述降壓變壓器的選擇方與上述降壓變壓器的選擇方法基本相同。但在通常的運(yùn)行法基本相同。但在通常的運(yùn)行方式下，升壓變壓器的功率方方式下，升壓變壓器的功率方向與降壓變壓器相反，是從低向與降壓變壓器相反，是從低壓側(cè)流各高壓側(cè)的。故壓側(cè)流各高壓側(cè)的。故電壓損電壓損耗項(xiàng)

29、耗項(xiàng)UT前的符號(hào)應(yīng)前的符號(hào)應(yīng)相反相反 。3. 取平均值：取平均值： U1tav(U1tmax U1tmin)/2 (118.2112.7)/2115.45 kV4. 選擇最接近的分接頭電壓選擇最接近的分接頭電壓115.5kV，即即110+5%分接頭。分接頭。HUST_CEEE通過(guò)在負(fù)荷側(cè)安裝通過(guò)在負(fù)荷側(cè)安裝同步調(diào)相機(jī)同步調(diào)相機(jī)、并聯(lián)電容器并聯(lián)電容器或或靜止補(bǔ)償器靜止補(bǔ)償器，以減少，以減少通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)臒o(wú)功功率，降低網(wǎng)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)臒o(wú)功功率，降低網(wǎng)絡(luò)的電壓損耗。絡(luò)的電壓損耗。v 調(diào)壓措施調(diào)壓措施3: 利用無(wú)功功率補(bǔ)償調(diào)壓利用無(wú)功功率補(bǔ)償調(diào)壓 在未裝補(bǔ)償裝置時(shí)，電力網(wǎng)在未裝補(bǔ)償裝置時(shí)，電力網(wǎng)首端電

30、壓：首端電壓： 在負(fù)荷側(cè)裝設(shè)容量為在負(fù)荷側(cè)裝設(shè)容量為QC的無(wú)的無(wú)功補(bǔ)償裝置后，電力網(wǎng)的首功補(bǔ)償裝置后，電力網(wǎng)的首端電壓：端電壓： 若首端電壓若首端電壓U1保持不變，則：保持不變，則：221UQXPRUUCCCUXQQPRUU221)(CCCUXQQPRUUQXPRU2222)( 補(bǔ)償容量為：補(bǔ)償容量為： 簡(jiǎn)化：簡(jiǎn)化： 如變壓器變比為如變壓器變比為KT，則：，則： 式中，式中，U2C變壓器低壓側(cè)實(shí)際變壓器低壓側(cè)實(shí)際要求的電壓值。要求的電壓值。)(22222UQXPRUQXPRUUXUQCCCC)(222UUXUQCCC)(2222TCCTCKUUXUKQHUST_CEEEu1. 電力電容器容量的

31、選擇電力電容器容量的選擇 在最小負(fù)荷時(shí)將電容器全部切除在最小負(fù)荷時(shí)將電容器全部切除 在最大負(fù)荷時(shí)全部投入運(yùn)行方式在最大負(fù)荷時(shí)全部投入運(yùn)行方式 同時(shí)配合變壓器變比的選擇同時(shí)配合變壓器變比的選擇 按在最小負(fù)荷時(shí)不補(bǔ)償按在最小負(fù)荷時(shí)不補(bǔ)償(即電容器即電容器不投入不投入)來(lái)確定變壓器分接頭來(lái)確定變壓器分接頭式中，式中，U2min、U2min最小負(fù)荷時(shí)變壓最小負(fù)荷時(shí)變壓器低壓母線歸算到高壓側(cè)的電壓和低器低壓母線歸算到高壓側(cè)的電壓和低壓母線要求的電壓值。壓母線要求的電壓值。 按最大負(fù)荷時(shí)的調(diào)壓要求計(jì)算無(wú)按最大負(fù)荷時(shí)的調(diào)壓要求計(jì)算無(wú)功補(bǔ)償容量功補(bǔ)償容量 式中，式中，U2max、U2Cmax最大負(fù)荷時(shí)變壓最大

32、負(fù)荷時(shí)變壓器低壓母線歸算到高壓側(cè)的電壓值和器低壓母線歸算到高壓側(cè)的電壓值和低壓母線要求的電壓值。低壓母線要求的電壓值。NtUUUU2min2min212max2max2max2)(TTCCCKKUUXUQu2. 同步調(diào)相機(jī)容量的選擇同步調(diào)相機(jī)容量的選擇 考慮在最大負(fù)荷時(shí)同步調(diào)相機(jī)滿考慮在最大負(fù)荷時(shí)同步調(diào)相機(jī)滿發(fā)無(wú)功：發(fā)無(wú)功： 在最小負(fù)荷時(shí)同步調(diào)相機(jī)吸收無(wú)在最小負(fù)荷時(shí)同步調(diào)相機(jī)吸收無(wú)功功率，考慮到同步調(diào)相機(jī)通常功功率，考慮到同步調(diào)相機(jī)通常設(shè)計(jì)在只能吸收設(shè)計(jì)在只能吸收(0.50.6)QCN的無(wú)的無(wú)功功率功功率 兩式相除可解出變比兩式相除可解出變比KT，選擇與，選擇與KT值最接近的變壓器高壓繞組分值

33、最接近的變壓器高壓繞組分接頭電壓，即確定了變壓器實(shí)際接頭電壓，即確定了變壓器實(shí)際變比。變比。 再將實(shí)際變比代入以上兩式中任再將實(shí)際變比代入以上兩式中任一式即可求出為滿足調(diào)壓要求所一式即可求出為滿足調(diào)壓要求所需的調(diào)相機(jī)容量需的調(diào)相機(jī)容量QCN。2max2max2max2)(TTCCCNKKUUXUQ2min2min2min2CN)()6 . 05 . 0(TTCCKKUUXUQHUST_CEEEu例例9-2：電力網(wǎng)如圖電力網(wǎng)如圖9-16所示，歸算到高壓側(cè)的線所示，歸算到高壓側(cè)的線路和變壓器阻抗為路和變壓器阻抗為Z=(6+j120)。供電點(diǎn)提供的最。供電點(diǎn)提供的最大負(fù)荷大負(fù)荷Smax=(20+j1

34、5)MVA，最小負(fù)荷，最小負(fù)荷Smax=(10+j8) MVA，降壓變低壓側(cè)母線電壓要求保持為，降壓變低壓側(cè)母線電壓要求保持為10.5kV。若若U1保持為保持為110kV不變，試配合變壓器分接頭選擇，不變，試配合變壓器分接頭選擇，確定用電容器無(wú)功補(bǔ)償容量。確定用電容器無(wú)功補(bǔ)償容量。解：解：1. 計(jì)算未補(bǔ)償時(shí)最大及最小負(fù)荷時(shí)變計(jì)算未補(bǔ)償時(shí)最大及最小負(fù)荷時(shí)變電所低壓母線歸算到高壓側(cè)的電壓電所低壓母線歸算到高壓側(cè)的電壓 2. 最小負(fù)荷時(shí)，將電容器全部切除，最小負(fù)荷時(shí)，將電容器全部切除，選擇分接頭電壓選擇分接頭電壓3. 選最接近的分接頭選最接近的分接頭104.5kV，即，即 1105%的分接頭，則的分

35、接頭，則kVkVUUUkVkVUUU7 .100)1101208610110(5 .92)11012015620110(min1min2max1max2kVkVUUUUNt5 .105115 .107 .1002min2min215 . 9115 .104TK4. 按最大負(fù)荷時(shí)的調(diào)壓要求，確按最大負(fù)荷時(shí)的調(diào)壓要求，確定電容器的容量定電容器的容量 取補(bǔ)償容量為取補(bǔ)償容量為6Mvar。5. 驗(yàn)算低壓母線實(shí)際電壓值驗(yàn)算低壓母線實(shí)際電壓值基本滿足調(diào)壓要求。基本滿足調(diào)壓要求。MVA 03. 65 . 9)5 . 95 .925 .10(1205 .10 )(22max2max2max2TTCCCKKUU

36、XUQkV 6 .105 . 91101208610110kV 43.105 . 9110120)615(620110 min1min2max1max2TTCCKUUUKUUUHUST_CEEEv 調(diào)壓措施調(diào)壓措施4：改變輸電線路參數(shù)調(diào)壓：改變輸電線路參數(shù)調(diào)壓 對(duì)于對(duì)于10kV及以下電壓等級(jí)的電力及以下電壓等級(jí)的電力網(wǎng)中電阻比較大的線路，考慮增網(wǎng)中電阻比較大的線路，考慮增大導(dǎo)線截面以減小線路電阻；大導(dǎo)線截面以減小線路電阻； 對(duì)于對(duì)于35kV及以上電壓等級(jí)的電力及以上電壓等級(jí)的電力線路，線路，XR，可以考慮采用串聯(lián)，可以考慮采用串聯(lián)電容補(bǔ)償?shù)姆椒p小線路電抗。電容補(bǔ)償?shù)姆椒p小線路電抗。 在未裝

37、設(shè)串聯(lián)電容時(shí)，線路的電在未裝設(shè)串聯(lián)電容時(shí)，線路的電壓損耗為：壓損耗為： 裝設(shè)串聯(lián)電容裝設(shè)串聯(lián)電容C(其容抗為其容抗為XC)后，后，線路的電壓損耗為：線路的電壓損耗為： 111)(UXXQRPUCC111UXQRPUP1jQ1U1-jXCjX 電壓提高的數(shù)值應(yīng)是補(bǔ)償前后電壓提高的數(shù)值應(yīng)是補(bǔ)償前后的電壓損耗之差：的電壓損耗之差：u故故11UXQUUCC11)(QUUUXCC 串聯(lián)電容補(bǔ)償?shù)恼{(diào)壓效果與負(fù)串聯(lián)電容補(bǔ)償?shù)恼{(diào)壓效果與負(fù)荷的無(wú)功功率荷的無(wú)功功率Q1成正比，從而成正比，從而與與負(fù)荷的功率因數(shù)有關(guān)負(fù)荷的功率因數(shù)有關(guān)。因此，串。因此，串聯(lián)電容補(bǔ)償一般適用負(fù)荷波動(dòng)大聯(lián)電容補(bǔ)償一般適用負(fù)荷波動(dòng)大且功率

38、因數(shù)低的配電線路。且功率因數(shù)低的配電線路。HUST_CEEEv電壓調(diào)整小結(jié)電壓調(diào)整小結(jié) 發(fā)電機(jī)調(diào)壓：發(fā)電機(jī)調(diào)壓：主要適用于地方性供電網(wǎng)，對(duì)于區(qū)域性電力主要適用于地方性供電網(wǎng)，對(duì)于區(qū)域性電力網(wǎng)僅作為輔助調(diào)壓措施。網(wǎng)僅作為輔助調(diào)壓措施。 在系統(tǒng)在系統(tǒng)無(wú)功功率充裕時(shí)無(wú)功功率充裕時(shí)，首先應(yīng)考慮采用，首先應(yīng)考慮采用改變變壓器變比改變變壓器變比調(diào)壓：調(diào)壓：對(duì)于無(wú)載調(diào)壓變壓器，一般只適用于季節(jié)性負(fù)荷變對(duì)于無(wú)載調(diào)壓變壓器，一般只適用于季節(jié)性負(fù)荷變化的情況?；那闆r。 當(dāng)系統(tǒng)當(dāng)系統(tǒng)無(wú)功電源不足時(shí)無(wú)功電源不足時(shí)，必須增設(shè)，必須增設(shè)無(wú)功補(bǔ)償容量調(diào)壓：無(wú)功補(bǔ)償容量調(diào)壓：無(wú)無(wú)功功率的就地補(bǔ)償雖需增加投資，但這樣不僅能提

39、高運(yùn)行功功率的就地補(bǔ)償雖需增加投資，但這樣不僅能提高運(yùn)行電壓水平，還能通過(guò)減少無(wú)功功率在網(wǎng)絡(luò)中的傳輸而降低電壓水平，還能通過(guò)減少無(wú)功功率在網(wǎng)絡(luò)中的傳輸而降低網(wǎng)絡(luò)的有功功率損耗。網(wǎng)絡(luò)的有功功率損耗。 串聯(lián)電容補(bǔ)償：串聯(lián)電容補(bǔ)償：可用于配電網(wǎng)的調(diào)壓?？捎糜谂潆娋W(wǎng)的調(diào)壓。u 近年來(lái)，串聯(lián)電容補(bǔ)償用于超高壓輸電線帶來(lái)的對(duì)近年來(lái)，串聯(lián)電容補(bǔ)償用于超高壓輸電線帶來(lái)的對(duì)潮流控制、系統(tǒng)穩(wěn)定性的提高等方面的綜合效益已日益引潮流控制、系統(tǒng)穩(wěn)定性的提高等方面的綜合效益已日益引起人們的關(guān)注。起人們的關(guān)注。HUST_CEEE第三節(jié)第三節(jié) 電力網(wǎng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性電力網(wǎng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性u(píng)一、一、電力網(wǎng)的電能損耗電力網(wǎng)的電能損耗u二

40、、二、降低電能損耗的技術(shù)措降低電能損耗的技術(shù)措施施由于電力系統(tǒng)所需的能源占整個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的總能由于電力系統(tǒng)所需的能源占整個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的總能源消耗的比例舉足輕重，因此，提高電力系統(tǒng)運(yùn)行的源消耗的比例舉足輕重，因此，提高電力系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性將帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)效益。電力系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)經(jīng)濟(jì)性將帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)效益。電力系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性主要反映在總的性主要反映在總的燃料消耗燃料消耗(或發(fā)電成本或發(fā)電成本)和和網(wǎng)絡(luò)的電網(wǎng)絡(luò)的電能損耗能損耗上。上。HUST_CEEE一、電力網(wǎng)的電能損耗一、電力網(wǎng)的電能損耗 電能損耗電能損耗由兩部分組成：由兩部分組成： 導(dǎo)線和變壓器繞組導(dǎo)線和變壓器繞組電阻上的有功損耗電阻上的有功損耗

41、與通過(guò)元件的電流或功與通過(guò)元件的電流或功率有關(guān)，稱為率有關(guān)，稱為可變損耗可變損耗； 輸電線和變壓器中輸電線和變壓器中并聯(lián)電導(dǎo)中的有功損耗并聯(lián)電導(dǎo)中的有功損耗，如輸電線的電暈損耗，如輸電線的電暈損耗，變壓器的鐵芯損耗等變壓器的鐵芯損耗等同施加于元件的電壓有關(guān)，而與通過(guò)元件的同施加于元件的電壓有關(guān)，而與通過(guò)元件的功率幾乎無(wú)關(guān)，稱為功率幾乎無(wú)關(guān)，稱為固定損耗固定損耗。 輸電線：輸電線：電暈損耗可以不計(jì)。對(duì)于給定的運(yùn)行時(shí)間電暈損耗可以不計(jì)。對(duì)于給定的運(yùn)行時(shí)間T，考慮到負(fù)荷隨，考慮到負(fù)荷隨時(shí)間變化，輸電線的電能損耗為：時(shí)間變化，輸電線的電能損耗為： 變壓器變壓器的電能損耗為：的電能損耗為：式中，式中，P

42、0為變壓器的空載有功損耗，對(duì)應(yīng)于固定損耗。為變壓器的空載有功損耗，對(duì)應(yīng)于固定損耗。各量單位：功率各量單位：功率kVA，電壓，電壓kV，電流，電流A，電阻，電阻，時(shí)間，時(shí)間h。TTLLLhdtkWRUSdtRIA 0 0 3223210103TTTTThdtkWRUSTPdtRITPA 0 0 322032010103HUST_CEEE 由于負(fù)荷功率是隨時(shí)間變化的，所以式中可變損耗可變損耗的計(jì)算由于負(fù)荷功率是隨時(shí)間變化的，所以式中可變損耗可變損耗的計(jì)算困難。工程計(jì)算中常用的簡(jiǎn)化近似算法，即困難。工程計(jì)算中常用的簡(jiǎn)化近似算法，即最大負(fù)荷損耗時(shí)間法最大負(fù)荷損耗時(shí)間法。v 最大負(fù)荷損耗時(shí)間最大負(fù)荷損耗

43、時(shí)間： 如果網(wǎng)絡(luò)輸送的功率始終保持為最大負(fù)荷功率如果網(wǎng)絡(luò)輸送的功率始終保持為最大負(fù)荷功率Smax，經(jīng)，經(jīng)小時(shí)后，網(wǎng)小時(shí)后，網(wǎng)絡(luò)中損耗的電能恰等于網(wǎng)絡(luò)按實(shí)際負(fù)荷曲線運(yùn)行時(shí)全年實(shí)際消耗的電絡(luò)中損耗的電能恰等于網(wǎng)絡(luò)按實(shí)際負(fù)荷曲線運(yùn)行時(shí)全年實(shí)際消耗的電能，則稱能，則稱為最大負(fù)荷損耗時(shí)間為最大負(fù)荷損耗時(shí)間。hkW 1010322max38760022LLLRUSdtRUSA若認(rèn)為運(yùn)行電壓接近于維持恒定，則：若認(rèn)為運(yùn)行電壓接近于維持恒定，則： 由此可見(jiàn)，由此可見(jiàn)，最大負(fù)荷損耗時(shí)間最大負(fù)荷損耗時(shí)間與用視在功率與用視在功率S表示的負(fù)荷曲線有表示的負(fù)荷曲線有關(guān)。視在功率可以根據(jù)相應(yīng)的有功功率和功率因數(shù)決定，而有

44、功功率關(guān)。視在功率可以根據(jù)相應(yīng)的有功功率和功率因數(shù)決定，而有功功率負(fù)荷持續(xù)曲線的形狀，在某種程度上可由最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)負(fù)荷持續(xù)曲線的形狀，在某種程度上可由最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)Tmax反反映出來(lái)。映出來(lái)。v 輸電線全年的電能損耗輸電線全年的電能損耗：2max876002SdtSHUST_CEEEv 變壓器全年的電能損耗：變壓器全年的電能損耗：v n臺(tái)相同容量變壓器并聯(lián)運(yùn)行時(shí)臺(tái)相同容量變壓器并聯(lián)運(yùn)行時(shí)：hkW hkW 102max0322max0NkTTSSPTPRUSTPAhkW 2max0NkTSSnPTPnAu例例9-3 ： 有一額定電壓為有一額定電壓為110kV，長(zhǎng)度為，長(zhǎng)度為100km的

45、雙回輸電線路向的雙回輸電線路向變電所供電，線路單位長(zhǎng)度參數(shù)為變電所供電，線路單位長(zhǎng)度參數(shù)為Z0=(0.17+j0.409)/km, b0=2.7910-6S/km，兩臺(tái)變壓器每臺(tái)的額定容量為，兩臺(tái)變壓器每臺(tái)的額定容量為31.5MVA，變，變比為比為110/11，P0+jQ0=(0.03+j0.22)MVA，Pk=190kW，Uk(%)=10.5，最大負(fù)荷為，最大負(fù)荷為(40+j30)MVA，Tmax=4500h。u 試計(jì)算電力網(wǎng)全年的電能損耗。試計(jì)算電力網(wǎng)全年的電能損耗。110 kV100 kmTSLDHUST_CEEE二、降低電能損耗的技術(shù)措施二、降低電能損耗的技術(shù)措施1提高電力網(wǎng)負(fù)荷的功率

46、因數(shù)提高電力網(wǎng)負(fù)荷的功率因數(shù)(1) 合理選擇異步電動(dòng)機(jī)的容量及合理選擇異步電動(dòng)機(jī)的容量及 運(yùn)行方式運(yùn)行方式 (2) 實(shí)行無(wú)功功率就地補(bǔ)償實(shí)行無(wú)功功率就地補(bǔ)償 2合理組織電力網(wǎng)的運(yùn)行方式合理組織電力網(wǎng)的運(yùn)行方式(1) 適當(dāng)提高電力網(wǎng)的運(yùn)行電壓水平適當(dāng)提高電力網(wǎng)的運(yùn)行電壓水平(2) 合理組織并聯(lián)變壓器的運(yùn)行合理組織并聯(lián)變壓器的運(yùn)行 HUST_CEEE第四節(jié)第四節(jié) 電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性u(píng)一、一、電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的概念電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的概念u二、二、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)方程發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)方程u三、三、發(fā)電機(jī)的功率特性發(fā)電機(jī)的功率特性u(píng)四、電力系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定特四、電力系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定特性性u(píng)五、

47、電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定特五、電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定特性性HUST_CEEE一、電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的概念一、電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的概念電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，就是指在電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，就是指在受到外界干擾受到外界干擾的情況下發(fā)電機(jī)組的情況下發(fā)電機(jī)組間間維持同步運(yùn)行維持同步運(yùn)行的的能力能力。研究電力系統(tǒng)穩(wěn)定性問(wèn)題歸結(jié)為研究當(dāng)系統(tǒng)。研究電力系統(tǒng)穩(wěn)定性問(wèn)題歸結(jié)為研究當(dāng)系統(tǒng)受到擾動(dòng)后的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，從而判斷系統(tǒng)是否可能失去穩(wěn)定及研究提高受到擾動(dòng)后的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，從而判斷系統(tǒng)是否可能失去穩(wěn)定及研究提高系統(tǒng)穩(wěn)定性的措施。系統(tǒng)穩(wěn)定性的措施。電力系統(tǒng)穩(wěn)定性問(wèn)題，是一個(gè)電力系統(tǒng)穩(wěn)定性問(wèn)題，是一個(gè)機(jī)械運(yùn)動(dòng)過(guò)程機(jī)械運(yùn)動(dòng)過(guò)程和和電磁暫態(tài)過(guò)程電

48、磁暫態(tài)過(guò)程交織在交織在一起的復(fù)雜問(wèn)題，屬于電力系統(tǒng)機(jī)電暫態(tài)過(guò)程的范疇。根據(jù)擾動(dòng)量的一起的復(fù)雜問(wèn)題，屬于電力系統(tǒng)機(jī)電暫態(tài)過(guò)程的范疇。根據(jù)擾動(dòng)量的大小，可將電力系統(tǒng)穩(wěn)定性分為靜態(tài)穩(wěn)定性和暫態(tài)穩(wěn)定性兩大類型：大小，可將電力系統(tǒng)穩(wěn)定性分為靜態(tài)穩(wěn)定性和暫態(tài)穩(wěn)定性兩大類型： 電力系統(tǒng)在運(yùn)行中時(shí)刻受到小的擾動(dòng)，例如負(fù)荷的隨機(jī)變化、汽輪機(jī)蒸汽壓力的波動(dòng)、發(fā)電機(jī)端電壓發(fā)生小的偏移等等。在小擾動(dòng)作用下，系統(tǒng)將會(huì)偏離運(yùn)行平衡點(diǎn)，如果這種偏離很小，小擾動(dòng)消失后，系統(tǒng)又重新恢復(fù)平衡，則稱系統(tǒng)是靜態(tài)穩(wěn)定的。如果偏離不斷擴(kuò)大，不能重新恢復(fù)原來(lái)的平衡狀態(tài)，則系統(tǒng)不能保持靜態(tài)穩(wěn)定。 電力系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)還會(huì)受到大的擾動(dòng)，例如，電氣元

49、件的投入或切除、輸電線路發(fā)生短路故障等等。在大擾動(dòng)作用下，如果系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的偏離是有限的，且在大擾動(dòng)結(jié)束后又達(dá)到了新的平衡，則稱系統(tǒng)是暫態(tài)穩(wěn)定的。如果偏離不斷擴(kuò)大，不能重新恢復(fù)平衡，則稱系統(tǒng)失去了暫態(tài)穩(wěn)定。HUST_CEEE二、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)方程二、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)方程eTMMdtdJdtdJ2電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的核心問(wèn)題核心問(wèn)題是研是研究同步發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)受干擾究同步發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)受干擾的響應(yīng)。的響應(yīng)。根據(jù)力學(xué)定律，一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為根據(jù)力學(xué)定律，一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為J的轉(zhuǎn)體，如果以角加速度的轉(zhuǎn)體，如果以角加速度a旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)，作用于該轉(zhuǎn)體的轉(zhuǎn)矩總和為作用于該轉(zhuǎn)體的轉(zhuǎn)矩總和為M，則應(yīng)滿

50、足下列關(guān)系：則應(yīng)滿足下列關(guān)系：取一參考軸，如此參考軸在空間取一參考軸，如此參考軸在空間不動(dòng)，則轉(zhuǎn)子軸線與此參考軸之間不動(dòng)，則轉(zhuǎn)子軸線與此參考軸之間的夾角就是轉(zhuǎn)子的的夾角就是轉(zhuǎn)子的絕對(duì)角位移絕對(duì)角位移；如取在空間以同步速度旋轉(zhuǎn)的軸為如取在空間以同步速度旋轉(zhuǎn)的軸為參考軸，則轉(zhuǎn)子軸線與此參考軸之參考軸，則轉(zhuǎn)子軸線與此參考軸之間的夾角就是轉(zhuǎn)子相對(duì)同步旋轉(zhuǎn)軸間的夾角就是轉(zhuǎn)子相對(duì)同步旋轉(zhuǎn)軸的的相對(duì)角位移，記作相對(duì)角位移，記作0wiqjqiNjij同步旋轉(zhuǎn)軸iwjwNwo 圖圖 9-19 同步發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的角位移同步發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的角位移 固定參考軸以電角度表示的同步發(fā)電機(jī)組的轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)方程式：*22*222222

51、eTNJeTNJeTPPdtdTMMdtdTMMpdtJddtdJwwHUST_CEEE圖9-20 簡(jiǎn)單電力系統(tǒng)及其等值電路P+jQT1LT2GU&P+jQU&qE&dX1TX/2LX2TX三、發(fā)電機(jī)的功率特性三、發(fā)電機(jī)的功率特性簡(jiǎn)單電力系統(tǒng)如圖簡(jiǎn)單電力系統(tǒng)如圖9-20所示，發(fā)電機(jī)通過(guò)升壓變壓器、輸電線所示，發(fā)電機(jī)通過(guò)升壓變壓器、輸電線路、降壓變壓器與受端系統(tǒng)的母線相連接。路、降壓變壓器與受端系統(tǒng)的母線相連接。這種簡(jiǎn)單電力系統(tǒng)稱為“單機(jī)-無(wú)限大”系統(tǒng)。當(dāng)不計(jì)各元件的電阻及對(duì)地導(dǎo)納支路時(shí)，系統(tǒng)的總電抗為Xd，則有：TLdTLTddXXXXXXX2121HUST_CEEEU

52、QXUUPXarctgUPXUQXUEddddq22)()(當(dāng)發(fā)電機(jī)的電勢(shì)當(dāng)發(fā)電機(jī)的電勢(shì)Eq和受端和受端電壓電壓U均為恒定時(shí)，傳輸功均為恒定時(shí)，傳輸功率率PEq是角度是角度的正弦函數(shù)。的正弦函數(shù)。因?yàn)閭鬏敼β实拇笮∨c相位因?yàn)閭鬏敼β实拇笮∨c相位角角密切相關(guān)。因此，又稱密切相關(guān)。因此，又稱為為“功角功角”或或“功率角功率角”。傳 輸 功 率 與 功 角 的 關(guān) 系傳 輸 功 率 與 功 角 的 關(guān) 系PEq=f()，稱為，稱為“功角特性功角特性”或或“功率特性功率特性”。隱極機(jī)的。隱極機(jī)的功角特性如圖功角特性如圖9-22所示。所示。 1、隱極機(jī)的功率特性、隱極機(jī)的功率特性 隱極發(fā)電機(jī)的縱軸與橫軸

53、的同隱極發(fā)電機(jī)的縱軸與橫軸的同步電抗相等，即步電抗相等，即Xd=Xq。此時(shí)。此時(shí)“單機(jī)單機(jī)-無(wú)限大無(wú)限大”系統(tǒng)的相量圖如圖系統(tǒng)的相量圖如圖9-21所所示。分析此相量圖得：示。分析此相量圖得：圖 9-21 隱極機(jī)的相量圖qqE&qE&sU&E&djIX&djIX&U&I&ddU&ocossinIXEdqsincosdqEqXUEUIPHUST_CEEE2、凸極機(jī)的功率特性、凸極機(jī)的功率特性 如發(fā)電機(jī)為凸極機(jī)，則其縱軸和橫軸同步電抗不相等，即如發(fā)電機(jī)為凸極機(jī)，則其縱軸和橫軸同步電抗不相等，即XdXq，令，令Xq=Xq+XTL，

54、凸極機(jī)的系統(tǒng)相量圖如圖，凸極機(jī)的系統(tǒng)相量圖如圖9-23所示，分析此相量圖可得：所示，分析此相量圖可得： 圖 9-23 凸極機(jī)的相量圖qqE&QE&qE&qU&odU&dI&U&E&qjXI&qjXI&qqdddqqIXUIXUE式中，Ud=Usin；Uq=Ucos； Id=Isin(+)；Iq=Icos(+)211()()sinsin22qq =dEqeddqqdqdqddqddqE UPR U IU IU IU UXXXE UU XXXXX&凸極機(jī)縱橫軸磁阻不凸極機(jī)縱橫軸磁阻不對(duì)稱，功角特性多了一對(duì)稱，功

55、角特性多了一項(xiàng)與發(fā)電機(jī)電勢(shì)項(xiàng)與發(fā)電機(jī)電勢(shì)Eq(即與即與勵(lì)磁勵(lì)磁)無(wú)關(guān)的二次諧波項(xiàng)，無(wú)關(guān)的二次諧波項(xiàng)，稱為磁阻功率，磁阻功稱為磁阻功率，磁阻功率的出現(xiàn)，使功率與功率的出現(xiàn)，使功率與功角角成非正弦關(guān)系，圖成非正弦關(guān)系，圖9-24給出了凸極機(jī)的功角給出了凸極機(jī)的功角特性。特性。 HUST_CEEE由于Eq不易直接求出。為此，工程計(jì)算上引入了一個(gè)虛構(gòu)電勢(shì)。在q軸方向上，從圖9-23可見(jiàn)，它可直接根據(jù)系統(tǒng)運(yùn)行情況按下式計(jì)算：IjXUEqQ&UQXUUPXarctgUPXUQXUEqqqqQ22)()(圖 9-23 凸極機(jī)的相量圖qqE&QE&qE&qU&odU&a

56、mp;dI&U&E&qjXI&qjXI&在計(jì)算凸極機(jī)的功率特性時(shí)，在計(jì)算凸極機(jī)的功率特性時(shí)，首先根據(jù)給定的受端系統(tǒng)電壓首先根據(jù)給定的受端系統(tǒng)電壓U0和功率和功率P0和和Q0，按上式計(jì)算，按上式計(jì)算EQ、0。同時(shí)，由圖。同時(shí)，由圖9-23可知可知 ：又又從上兩式中消去從上兩式中消去Id，經(jīng)整理后，經(jīng)整理后，可得可得Eq和和EQ間的關(guān)系，即間的關(guān)系，即 :qQdXUEIcosdqdXUEIcoscos)1 (UXXXXEEqdqdQqHUST_CEEE3、自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器對(duì)功率特性的影響、自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器對(duì)功率特性的影響為維持系統(tǒng)電壓，一般發(fā)電機(jī)都裝有自動(dòng)為維持

57、系統(tǒng)電壓，一般發(fā)電機(jī)都裝有自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器。勵(lì)磁調(diào)節(jié)器。當(dāng)發(fā)電機(jī)輸出功率增加、端電壓下降時(shí)，當(dāng)發(fā)電機(jī)輸出功率增加、端電壓下降時(shí)，勵(lì)磁調(diào)節(jié)器動(dòng)作以增大勵(lì)磁電流，使發(fā)電機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器動(dòng)作以增大勵(lì)磁電流，使發(fā)電機(jī)電勢(shì)電勢(shì)Eq增大，直到端電壓恢復(fù)或接近恢復(fù)到增大，直到端電壓恢復(fù)或接近恢復(fù)到整定值整定值UG0為止。這時(shí)，勵(lì)磁調(diào)節(jié)器將使為止。這時(shí)，勵(lì)磁調(diào)節(jié)器將使Eq隨隨功角功角增大而增大。增大而增大。用不同的用不同的Eq值，作出一組正弦功率特性曲值，作出一組正弦功率特性曲線族，其幅值與線族，其幅值與Eq成正比，如圖成正比，如圖9-25所示。所示。一般的比例式勵(lì)磁調(diào)節(jié)器并不能完全保持發(fā)電機(jī)端電壓不變。在近一般的

58、比例式勵(lì)磁調(diào)節(jié)器并不能完全保持發(fā)電機(jī)端電壓不變。在近似計(jì)算中，可以認(rèn)為它能保持發(fā)電機(jī)似計(jì)算中，可以認(rèn)為它能保持發(fā)電機(jī)q q軸暫態(tài)電勢(shì)軸暫態(tài)電勢(shì)Eq不變?？梢缘贸觯翰蛔??？梢缘贸觯?cos12sin2sin2UXXXXEEXXXXUXUEPqdqdQqqdqddqEqUXQUUXPUXPUXQUEXUEPdddddEqarctan sin 22近似地或HUST_CEEE對(duì)圖對(duì)圖9-20所示簡(jiǎn)單電力系統(tǒng)，如發(fā)電所示簡(jiǎn)單電力系統(tǒng)，如發(fā)電機(jī)為隱極機(jī)，無(wú)勵(lì)磁調(diào)節(jié)，其功率特性機(jī)為隱極機(jī)，無(wú)勵(lì)磁調(diào)節(jié)，其功率特性曲線如圖曲線如圖9-26所示。所示。四、電力系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定性四、電力系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定性1、簡(jiǎn)單電力系

59、統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定實(shí)用判據(jù)、簡(jiǎn)單電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定實(shí)用判據(jù)sindqExUEPq0dPd判斷簡(jiǎn)單電力系統(tǒng)具有靜態(tài)穩(wěn)定性判斷簡(jiǎn)單電力系統(tǒng)具有靜態(tài)穩(wěn)定性的實(shí)用判據(jù)：的實(shí)用判據(jù)：2、功率極限與靜態(tài)穩(wěn)定儲(chǔ)備系數(shù)、功率極限與靜態(tài)穩(wěn)定儲(chǔ)備系數(shù) 發(fā)電機(jī)功率特性曲線的最大值稱為功率極限。功率極限可通過(guò)對(duì)發(fā)發(fā)電機(jī)功率特性曲線的最大值稱為功率極限。功率極限可通過(guò)對(duì)發(fā)電機(jī)功率特性求極值，即令電機(jī)功率特性求極值，即令dP/d=0求得。求得。 對(duì)無(wú)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的隱極發(fā)電機(jī)，規(guī)律極限為：對(duì)無(wú)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的隱極發(fā)電機(jī)，規(guī)律極限為： 對(duì)有自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的凸極發(fā)電機(jī)，其功率極限為：對(duì)有自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的凸極發(fā)電機(jī)，其功率極限為：dqdqEqm

60、XUEXUEP90sindmEXUEP/HUST_CEEE 從電力系統(tǒng)運(yùn)行可靠性要求出發(fā)，不允許電力系統(tǒng)運(yùn)行在功從電力系統(tǒng)運(yùn)行可靠性要求出發(fā)，不允許電力系統(tǒng)運(yùn)行在功率極限附近，否則，運(yùn)行情況稍有變動(dòng)，系統(tǒng)便會(huì)失去穩(wěn)定。為率極限附近，否則，運(yùn)行情況稍有變動(dòng)，系統(tǒng)便會(huì)失去穩(wěn)定。為此，一般要求電力系統(tǒng)有相當(dāng)?shù)拇耍话阋箅娏ο到y(tǒng)有相當(dāng)?shù)姆€(wěn)定裕度穩(wěn)定裕度。穩(wěn)定裕度的大小，通。穩(wěn)定裕度的大小，通常用穩(wěn)定儲(chǔ)備系數(shù)表示，以百分值表示的常用穩(wěn)定儲(chǔ)備系數(shù)表示，以百分值表示的靜態(tài)穩(wěn)定儲(chǔ)備系數(shù)靜態(tài)穩(wěn)定儲(chǔ)備系數(shù)為：為： 為了保證電力系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性，在正常運(yùn)行時(shí)，要求為了保證電力系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性，在正常運(yùn)行時(shí)，要求KP15%20%，事故后運(yùn)行方式下，要求，事故后運(yùn)行方式下，要求KP10%。%1001oosPPPPK圖 9-27 例 9-4 的簡(jiǎn)單電力系統(tǒng)0.820.204dqdXXX 10.125TX/20.549LX20.103TXG0001.00.21.